1.1.1 Основные компоненты вычислительной системы

Персональный компьютер (PC - Personal Computer) есть программно управляемое электронное устройство обработки информации для решнения задач поставленных ползователем.
Компьютер имеет модульную структуру, что означает, что различные функциональные блоки и модули могут быть объединены по-разному в зависимости от предполагаемого использования компьютера, изменяя при этом его функциональные возможности и/или параметры характеризующие его производительность. Например, офисный компьютер обычно не нуждается в мощном процессоре, большой оперативной памяти и особо мощной компьютерной графике. В то же время всё перечисленное имеет важное значение для компьютеров предназначенных для работы в области графического дизайна. Однако, сами по себе аппаратные компоненты не могут выполнить поставленные перед компьютером задачи без соответствующих программ.
Программы - это упорядочные последовательности команд. Конечная цель любой компьютерной программы - управление аппаратными средствами c целью выполнения некоторого задания. Команды понятные процессору представляют из себя последовательности всего двух символов: 0 и 1. Эти символы называются двоичными цифрами, по-английски - binary digit, или сокращённо, bit (бит). Отдельный элемент такой последовательности представляет собой нименьшее количество информации.
Последовательности битов образуют двоичные или бинарные коды. Двоичное кодирование лежит в основе теории вычислительной техники и знание и относится к элементарной грамотности ИТ специалиста. При кодировании текстовой информации удобно использовать понятие байта, который в свою очередь состоит из восьми бит. Байт позволяет закодировать десятичные целые числа в промежутке от 0 до 256. При этом в зависимости от позиции в коде, каждый бит имеет свой «вес» - степень двойки, как и показано на нижеприведённом рисунке:
Рисунок 1‑1. Степени числа 2 соответствующие позициям битов
Если в некоторой позиции значение бита равно 1, то соответсющая этой позиции степень двойки прибавляется к строимому числу в десятичном коде. Например, для байта 10000001 получим десятичное число 1×27+0×26+0×25+0×24+0×23+0×22+0×21+1×20=129
Аппаратное обеспечение компьютерной системы из функциональных блоков, каждый из которых выполняет свою специфическую задачу. Процессор (CPU - Central Processing Unit) - основной компонент любого компьютера. Работа процессора состоит в выборе из памяти в определенной последовательности команд и данных и их выполнении. Основной цикл, который процессор исполняет, состоит из следующих этапов:
- Вызов следующей команды из памяти (Instruction Fetch)
- Декодирование команды (Instruction Decode)
- Выполнение команды (Execute)
- Запоминание результатов (Store).
Оперативная память, ОЗУ - (RAM - Random Access Memory) - это основная системная память компьютера, предназначенная для хранения текущих данных, выполняемых программ, а также копий отдельных модулей операционной системы. Большинство программ в процессе выполнения занимают часть ОЗУ для хранения своих данных. От объема и быстродействия установленной оперативной памяти зависит производительность компьютера.
Постоянное запоминающее устройство, ПЗУ (ROM - Read Only Memory) способно
длительно хранить информацию даже тогда, когда компьютер выключен. Программы, находящиеся в
ПЗУ, называют «зашитыми» (firmware) - их записывают туда на этапе
изготовления микросхемы. После включения
компьютера процессор обращается по выставленному адресу ПЗУ за своей первой
командой и далее начинает работать по программам. Комплект программ,
находящихся в ПЗУ, образует базовую систему ввода-вывода BIOS (Basic
Input Output System).
Основное назначение этого пакета состоит в том, чтобы проверить состав и работоспособность компьютерной системы и обеспечить посредством драйверов взаимодействие с клавиатурой, монитором, жёстким диском и другим аппаратным обеспечением. Программы, записанные в BIOS, считывают данные о конфигурации оборудования компьютера, и использует пользовательский интерфейс (BIOS SETUP) для изменений и восстановления.
При включении процессор выполняет счтанные из BIOS тестовые команды (POST - Power On Self Test) и обрщается по адресу оперативной памяти для загрузки операционной системы. Этот термин включает в себя программную среду, через которую осуществляется управление общими ресурсам системы, доступ пользователей к различным компонентам оборудования, а также для запуска различных программ и приложений, которые необходимы при выполнения задач, поставленных перед компьютером пользователем.